基坑位移與沉降監測方法研究

袁玉珠

(福建工程學院交通運輸學院，福建 福州 350108)

基坑位移與沉降監測方法研究

袁玉珠

(福建工程學院交通運輸學院，福建 福州 350108)

基坑工程是城市建設中一項重要工程，如何科學、實時、準確地分析基坑變形是現代工程測量中的一項重要內容。本文結合某國際廣場基坑工程為例，對支護樁頂水平位移及沉降等項目進行監測，分析了基坑水平位移及沉降的變化規律并對變形原因進行了分析，同時驗證了基坑支護結構的安全可靠性。為本地區相似工程提供了有益參考。

基坑 監測 水平位移 沉降 結果分析

1 引言

近年來隨著我國城鎮化進程的加快，城市可利用土地減少，城市建設向地下或高空發展，基坑工程在城市建設中日益常見。基坑開挖是一個動態的工程，基坑施工勢必對周邊環境造成一定的影響。在基坑施工過程中，只有對基坑本身及基坑周邊環境進行全面、系統的監測，才能對基坑及周圍環境的安全性及影響程度做全面的了解，為施工提供安全保障。本文以實際工程為例，從基坑開挖到回填完成整個過程的基坑樁頂水平位移和基坑沉降進行了系統監測，對數據進行了詳細的分析，為本地區類似工程提供了有益參考。

2 工程概況

該工程為某國際廣場基坑工程，基坑長135.15m，寬34.05m，基坑開挖深度為5.1m，有承臺位置開挖深度為6.0m。該基坑四周情況復雜，東側為道路，南側距離基坑邊緣十米位置為多層建筑物，西側為檢察院辦公樓，北側為售樓部，且售樓部距離地下室外輪廓線很近。

3 監測方案及實施

3.1 基坑監測目的

基坑監測是指基坑在開挖過程中用精密儀器、設備對支護結構、周邊環境，例如建筑物、道路、地下設施等的位移、傾斜、沉降、應力、開裂、基底隆起等進行綜合監測，獲取監測數據，通過對監測數據的分析，分析支護結構及周圍環境的變形、內力、穩定性狀態，以及時對工程施工進行修正，指導工程順利進行。通過對基坑實時監測可以達到以下目的：通過監測掌握土體、圍護結構與支撐體系的工作狀態信息；通過對量測數據的整理和分析，及時確定采取相應的施工措施，確保工程安全；通過監測，掌握基坑施工中圍護結構沉降及位移，預防工程事故發生；使用恰當的模型，對基坑沉降進行預警，將現場量測結果和預測值進行比較，判斷施工工藝和施工參數是否滿足要求，指導現場施工。

3.2 檢測項目及儀器

該大型基坑采用了采用“懸臂排樁加暗墩”、“排樁加角撐”與“雙排樁加暗墩”的聯合支護，為了保證基坑及周邊環境的安全，必須對基坑支護進行檢測并對監測數據進行系統的分析，研究基坑的變形規律。本文監測項目及使用儀器見表1。基坑監測點平面布置圖見圖1。

表1 監測項目情況表

3.3 基坑水平位移監測

基坑水平位移監測網應結合基坑周圍地形地質條件和水平位移觀測點的布置與方法等因素確定。

3.3.1 點位埋設

在施工區影響范圍之外，通視良好的地方布設三個基準點，在基坑的四個轉角各埋設一個工作基點，基準點和工作基點組成基準網。基準點和工作基點的位置精度直接影響檢測精度，因此施工中要定期監測基準點和工作基點的穩定性。工作基點示意圖見圖2。

3.3.2 監測方法

(1)小角度法

小角度法主要用于觀測基坑水平位移變形。在遠離基坑的穩定位置選定兩點構成基準線，一點安置全站儀，另一點安置棱鏡，利用全站儀精確測出監測點至安置儀器點連線與基準線夾角的微小變化量αp，小角度法計算位移量原理圖見圖3。

根據AP的距離S和P點相對于AB的偏移角αp，按公式(1)計算P點計算偏移量Lp。

(1)

由上式可知，水平位移精度受觀測距離S和水平角α的觀測誤差影響。其觀測中誤差為：

(2)

由于水平距離S經過觀測后可作為固定值，因此，水平位移的觀測精度的主要因素是水平角觀測精度，因此，應采用高精度儀器或增加測回數來提高水平角觀測精度。

(2)極坐標法

極坐標法是利用數學中的極坐標原理，以兩個已知點為坐標軸，以其中一個點為極點建立坐標系。測定觀測點到極點的距離，測定觀測點至極點的連線與已知坐標軸的角度，來計算觀測點的坐標，如圖4。

根據A、B已知點坐標，角度α和距離S，按照下列公式，計算C點坐標。

XC=XB+S·cosαBC

(3)

YC=YB+S·sinαBC

(4)

3.4 基坑沉降監測

3.4.1 沉降點埋設

在基準開挖影響范圍外的穩定位置埋設3個沉降觀測基準點。基準點采用在已穩定的樁基礎建筑物柱子上鉆孔埋設水準標志，在柱子上離地面約30cm高的位置鉆孔，且深入柱子10cm。沉降觀測基準點埋設示意圖見圖5。監測點的埋設位置根據布點圖的要求進行，支護樁頂沉降監測點與位移點共用。

3.4.2 監測方法

沉降監測基準點組成監測網，使用水準測量方法進行監測。每次監測前首先要監測基準點的穩定性，且滿足二等水準觀測要求。沉降監測點采用閉合水準路線，按照二級沉降觀測精度要求進行觀測，為減少誤差，監測過程必須堅持“三固定”原則，固定儀器、固定人員、固定路線。

4 監測結果分析

該項目施工周期較長，從基坑開挖到基坑回填完成經過半年的監測，基坑支護水平位移實際進行了94次監測，基坑支護沉降完成了59次監測，監測次數多，數據量大。對基坑數據進行分析、處理得到以下結果。

4.1 支護樁頂水平位移

通過對水平位移數據分析，分別計算各監測點本次位移量、位移速率和累計位移量，繪制水平位移曲線見圖6，進而從位移速率和累計位移量對各點進行分析，分析位移變化的主要原因。

從圖6可以看出，基坑開挖前期變形較小，水平位移速率較慢。樁頂水平位移隨基坑開挖深度的增加而增大，樁頂最大水平位移隨開挖深度的增加逐步向深度發展。開挖后期趨于穩定。受基坑周邊環境及基坑本身地質條件的影響，基坑各監測點水平位移差別較大，本工程基坑南北兩側水平位移較大，其中北側的S2點、S5點、S6點和S7點的水平位移較大，分別是+62.7mm、+97mm、+128.8mm和+89.5mm。南側的S9和S12點水平位移變化較大，分別是+115.3mm和+108.7mm。均超過了預警值50mm，并且均向坑內位移。基坑東西兩側水平位移較小，水平位移最小的點為東側的S8點，水平位移為-1.2mm。

基坑南北兩側水平位移很大，超過預警值，而基坑東西兩側水平位移很小。報告設計方，從地質、設計和施工三個方面分析了基坑水平位移過大的原因。可能是基坑南北兩側跨度大，有135米多，而基坑東西兩側跨度小，為34米，基坑支護安全結構系數偏小，排水溝設計不合理。后期采取了一系列技術處理，加強支護，對位移超限監測點加強觀測，提高了基坑安全性。

4.2 基坑沉降

本項目共進行了58次基坑沉降觀測，根據58次觀測數據，計算基坑累計沉降量，繪制基坑沉降過程曲線見圖7。

從圖7可以看出，整個過程基坑沉降速率較小，變化量不大，在所測點中，累計沉降量下沉最大點為S6點，累計沉降量為4.9mm，累計沉降量上升最大點位S2點，累計沉降量為+1.4mm，均小于設計報警值。

5 結論

變形監測是工程建設過程中一項重要內容，在基坑施工過程中，監測數據是對基坑支護結構變形信息最有利的反應。本文對某國際廣場基坑工程水平位移和沉降進行了監測，

通過對監測

數據分析可知，該基坑沉降量很小，但由于基坑周邊地質及環境等原因，部分監測點水平位移超過預警值，但是整個過程基坑是安全的，說明基坑的支護結果設計合理，方案可靠，監測方法及數據處理方法合適，監測結果滿足基坑監測的要求。該基坑工程的技術方案為本地區相似工程提供了有益參考。

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Research of Displacement and Subsidence Monitoring Method for Foundation Pit

YUAN Yu-zhu

(School of Transportation, Fujian University of Technology, Fuzhou Fujian 350108，China)

Foundation pit engineering is an important project for urban construction, what to do scientific,real-time, accurate analysis to the deformation is an important content for modern engineering survey. Taking an international square foundation pit engineering project as an example, this paper analyzes horizontal displacement and settlement of piles top, and it analyzes the changing rules and cause of horizontal displacement and settlement.at the same time,the monitoring data demonstrates the support scheme is safe and reliable,and it can provides beneficial reference for similar engineering in the region.

foundation pit; monitoring; horizontal displacement; settlement; result analysis

2016-05-12

P258

B

1007-3000(2016)06-4